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高移動度チャネルMOSFETのキャリア輸送と素子構造に関する理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 12F02063
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関東京大学

研究代表者

高木 信一  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30372402)

研究分担者 ALAM Khairul  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
KHAIRUL Alam  東京大学, 大学院工学系研究科, 外国人特別研究員
KHAIRUL Alam  東京大学, 大学院・工学系研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2014年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワードMOSFET / III-V semiconductors / Ge / トンネルFET / デバイスシミュレーション / 極薄ボディMOSFET / バリスティック輸送 / III-V MOSFET / 面方位 / トンネリング / 量子閉じ込め効果 / バレー構造 / GaAs
研究実績の概要

新たに構築したデバイスシミュレータにより、ナノ構造の物理的性質を正確に反映したデバイスの電気特性を理論的に明らかにし、以下成果を得た。
・Lバレー電子を利用した(111)面GaAs, GaSb, Ge極薄膜チャネルnMOSFETの性能予測・・・(111)面チャネルにおいて3 nm以下の膜厚にすることによりLバレー電子による電流を支配的にできることを見出すと共に、GaAsがもっとも高いオン電流と低いオフ電流を実現できることを明らかにした。
・(111)面GaAs極薄膜チャネルnMOSFETのひずみ印加による性能向上・・・5 nmの膜厚の(111)面GaAs極薄膜チャネルにおいて、圧縮ひずみを印加してバレー間の縮退を解くことにより注入速度の劣化を最小限に抑えながら、状態密度を向上させることでキャリア濃度を増加させ、結果としてMOSFETの電流駆動力が向上することを明らかにした。
・極薄膜Ge-On-InsulatorトンネルMOSFETの最適構造と面方位の明確化・・・p型のソース領域を有するGe-On-InsulatorトンネルMOSFETにおいて、n型のドレイン層の不純物濃度を最適化することで、ambipolar効果を抑制しオフ電流の低いトンネルFETが実現できることを明らかにした。面方位を(100), (110), (111)と変え、反転層のサブバンド構造を変調することによるトンネルFETに与える影響を詳細に検討し、結果として、Lバレーの電子の寄与が大きくできる(111)が最もオン電流とSファクターに優れた特性を示し、(100)面が最も劣っていることを定量的に示した。(111)GOIトンネルFETにおいて、0.6Vで200 uA/umを越える駆動力、電流値で4ケタ以上に渡り、MOSFETのSファクターである60 mV/dec以下のSファクターが実現可能であることを示した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A Ge ultrathin-body n-channel tunnel FET: effects of surface orientation2014

    • 著者名/発表者名
      Khairul Alam, Shinichi Takagi and Mitsuru Takenaka
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Electron Devices

      巻: 61 号: 11 ページ: 3594-3600

    • DOI

      10.1109/ted.2014.2353513

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Strain-Modulated L-Valley Ballistic-Transport in (lll) GaAs Ultrathin-Body nMOSFETs2014

    • 著者名/発表者名
      K. Alain, S. Takagi, and M. Takenaka
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Electron Devices

      巻: Vol.61 号: 5 ページ: 1335-1340

    • DOI

      10.1109/ted.2014.2311840

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis and comparison of L valley transport in GaAs, GaSb, and Geultra-thin-body nMOSFETs2013

    • 著者名/発表者名
      K. Alam, S. Takagi, and M. Takenaka
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Electron Devices

      巻: Vol.60 号: 12 ページ: 4213-4218

    • DOI

      10.1109/ted.2013.2285394

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Thickness dependent performance of (111) GaAs UTB nMOSFETs2013

    • 著者名/発表者名
      K. Alam, S. Takagi, and M. Takenaka
    • 学会等名
      16th International Workshop on Computational Electronics (IWCE)
    • 発表場所
      奈良県新公会堂, 奈良県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.mosfet.k.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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